基于物联网云计算大数据的智能健康生活成长系统

◆郝孝帅 孙丽君 郑仙学

（山东科技大学信息工程系 山东 271000）

基于物联网云计算大数据的智能健康生活成长系统

◆郝孝帅 孙丽君 郑仙学

（山东科技大学信息工程系 山东 271000）

当今社会的亚健康问题和老龄化问题日益严重，一些慢性病造成的死亡人数呈现出持续增长的趋势。对于慢性疾病需要定时测量，不断地检测，以便根据自身的生化指标合理调整饮食、药物等的摄入情况。仅仅通过医院进行生化数据测量远远不能满足监测的需要，还需要用户定时监测自身的情况。智能健康生活成长云系统能够有效对居民的健康数据进行数字化、信息化管理，使得用户能够更好地管理自己的健康数据，也方便医生及时掌握用户的健康情况，同时也有利于政府对所辖区域的全民体质进行调查研究。智能健康生活成长云系统涵盖了物联网、云计算和大数据系统三大信息技术前沿领域，在改变传统医疗模式方面，具有特有的技术优势、创新服务模式，极大程度提高了健康医疗产业的信息化和智能化，是社会急需的创新应用，无论是在市场需求方面，还是国家政策角度，或是技术创新层面等多个角度层面，该系统的研发和实现都具有重要的现实意义。

物联网；云计算；大数据；智能健康生活成长系统

0 引言

最近几年，伴随着全球性移动通信网络科技的不断进步，移动智能终端的普及性与覆盖率得到了极大发展，大量的移动应用和服务以此为载体应运而生，这些触手可及的应用服务正逐渐改变人们的日常生活。智能健康这一概念的提出，使用户可以通过移动通信技术，借助身边的移动智能终端使用移动应用，就可以随时随地地查看自己或者家人的健康数据，并把这些健康数据存储在数字化的电子档案中，可以随时随地获取医生的建议，进行长期、有效地调节监控，取得较好的疗效。另外，随着全球人口老龄化程度的日益加剧，人民生活水平逐渐提高，新型医疗服务需求不断增加，便携式的智能化管理设备越来越受青睐。云计算技术的引进，增强了信息化的发展，使得信息服务变得更广泛，同时也精细化了居民和社会的日常需求，可以满足大数据量的处理和分析。

1 医疗服务存在的问题

随着社会的不断发展，科技的日益进步，近些年来，居民的生活质量不断提高，居民个人保健意识增强，对健康生活的要求也日益增长，但是，目前仍然存在一些问题。

（1）现有的医疗机构数量庞大，各机构的业务存在很大的差异性，提供的医疗服务的质量和效率有待提高，影响了患者的及时治疗。信息孤岛现象严重，根据患者的就诊习惯，往往只是由一家医院储存就诊患者的健康档案，当患者发生意外被另一家医院接诊时，若未及时取得家属联系，尤其为危重病患这种特殊情况下，医院无法快速确认病人身份，不能获取患者的相关资料，无法对患者进行登记入院，延误急救的黄金时间。

（2）各大医院的数据库里积累的医疗案例，当前尚未进行资源统计分析，真正用信息化解决效益问题的相对很少，还是仅仅依靠医生个人的学习积累，造成不必要的数据浪费。在家庭中无法有效地实时跟踪和监控体征信息，医院也不能对患者或者亚健康人群提供实时诊断与健康提醒服务，往往是有病征才治病，延误了治疗的最佳时间。因此生活中实时的身体健康数据的采集分析必不可少。

（3）全球化、高效率、快节奏的社会生活使得大部分群体压力大、生活节奏不规律。语言沟通交流存在障碍、非专业人士健身锻炼活动易出现力度过大、强度过高等不合理的锻炼方式造成的肌肉拉伤等不必要的身体伤害。在某些有意外情况下，某些体育课等发生意外事故，造成家长、学校对体育课产生负面情绪，科学合理的运动指导、危险提醒能够降低意外伤害的可能性，有助于学生得到安全合理的锻炼。

针对于某一单项服务的小众软件系统正不断开发应用。但是，为享受多项服务，用户不得不安装多个软件，而且存在数据不统一等现象，造成用户困扰。因此，在多方位、专业性、一体化健康贴心辅助服务方面存在较大空缺，具有广阔的市场前景，也具有可实现、可推广的研究价值。

2 智能健康的研究现状

随着人们生活水平的不断提高，人们越来越来重视健康的生活，而“智能健康”作为崭新的概念，现在越来越受到人们关注。按照国际医疗卫生会员组织的定义，通过使用个人商务设备、手机和卫星通信等移动通信技术，为用户提供医疗服务和信息，在移动互联网等相关领域，通过使用 Android 和 IOS 平台的移动终端系统，开发出相关的医疗健康类移动应用，为用户提供服务的崭新方式。当医疗人力资源不足时，智能健康提供了一种有效方法，用来支持发展中国家的医疗卫生服务和健康问题。由于手机设备的成本较低，伴随着全球性移动通信网络的普及，为智能健康提供了良的技术基础和应用前景。

智能健康改变了传统保健模式，用户可以随时检测自己的身体状态、体征数据等生理指标，及时获取医生或者第三方医疗机构的相应诊断和医疗建议，达到了对自身的各项生理指标的实时监控。在整个健康监测环境中，凭借移动通讯设备的加入，一方面节省了大量的人力、物力资源，减少了不必要的挂号负担和时间成本，另一方面为用户提供一个良好的实时体征监测服务，引导用户养成良好的饮食、生活习惯，增加居民的健康意识，提高全民身体素质。另外智能手环，智能便利贴等也开始崭露头角，使人们能够及时了解自身的身体状况。

目前，智能健康感知系统与云计算技术、大数据技术结合仍处于初期研究阶段，该系统涉及的关键技术不但有一定的理论研究价值，而且具有重要的实际应用价值。当前针对智能健康感知系统采集与处理数据的关键技术研究还不够充分，可以参考的应用模型也相对较少，存在很大的研究空间和科学价值。综上所述，需要基于物联网、云计算、大数据设计并构建一个智能健康生活成长云系统模型，并对其中各层涉及到的部分关键技术进行研究。

3 智能健康生活成长系统的功能需求

（1）注册用户，并根据自身情况选定不同的进入模式：儿童模式、青少年模式、成人模式、老人模式等不同模式，不同用户使用时进入所选模式，选取所需的功能板块对健康生活进行“他制性”辅助指导。

（2）可穿戴设备感知采集周围环境数据，身体状况数据，对用户进行健康提醒，身体周围危险指数预警，紧急时刻能够快捷求救，譬如：报警、医院急救等。

（3）采集用户的反应速度数据、情绪变化情况，评测精神状态、健康指数，推荐对已设定的工作计划进行合理的时间调整。

（4）饮食作息等的生活提醒板块，语音记录所需要处理的工作内容及其时间，便捷及时提醒。

（5）休闲健身版块，根据采集到的环境指数、心电、血氧、血压等身体素质数据制定推荐合理的运动方案，记录消耗的能量，根据运动反应的情况适时提醒注意事项。

（6）语言交流翻译模块，当双方需用不同语言交流时，应用常用的语言数据库，对交流的对话进行英汉互译等翻译。

（7）学习助手板块，根据所选的模式，添加不同的学习内容，从云端获取所需要的学习资料，满足需求。

4 智能健康生活成长系统的工作原理

基于物联网云计算大数据的智能健康生活成长云系统的整体设计方案采用了四层结构模型，分别是云应用层、云服务层、传输层和感知层。（1）感知层是最底层的前端智能装置，由大量传感器节点组成，主要负责健康数据的采集。（2）传输层的作用是将采集到的健康数据进行处理和传输。（3）云服务层位于系统的第三层，主要作用是负责接收、存储用户的健康数据，并根据一定的算法进行数据挖掘和数据分析处理。（4）云应用层是用户直接接触的服务层，主要向用户反馈相关的健康数据信息以及数据分析报告，进行一定的人机交互功能，提供一定的应用服务。

该系统通过以上四层结构相互通信、交互协作，实现了感知层采集数据、传输层传输数据、服务层分析数据、应用层交互数据的整体功能。在智能健康生活成长云系统中，智能健康感知系统成为一个重要组成部分。

5 智能健康生活成长系统的软硬件组成

5.1 硬件组成

（1）感知层：包含感知采集周围环境的传感器以及自身身体状况的传感器。其中感知周围环境的传感器，包含温湿度传感器、光照强度传感器、烟雾浓度传感器等；感知自身身体状况的传感器包含心电传感器、血压传感器、脉搏传感器、呼吸率传感器、体温传感器等。而这些传感器被集成人们便于穿戴的设备，具有简单，轻巧的特点。

（2）传输层：包含协调器，网络路由器等。

（3）云服务层：包含 WebService 服务器，数据接收器，日志解析器，云平台数据仓库，百度 ToT 云平台，亚马逊 AWS云资源服务等。

（4）云应用层：手机与电脑显示终端。

5.2 软件组成

本系统的软件主要包含传感层数据采集的嵌入式程序，云服务层的 Windows IoT，亚马逊 AWS 云资源服务相关的云软件，云应用层的手机与电脑终端显示与提示软件。

6 智能健康生活成长系统的创新点

（1）技术结合：物联网，云计算技术，大数据的结合使得本系统能够顺利发挥功能。

（2）私人订制性：模式的选取，数据的采集分析均属于个人专属情况的解析指导，针对于特殊群体，特殊需求设定不同的功能选项，做到节省物理空间的同时享受到贴心的针对性服务。

（3）系统板块可裁剪性：系统在设计中尽量做到某些关联性差的功能板块相互独立，设定视图，提供某些特定的开源，便于系统的优化。

（4）便捷性：使用可穿戴的传感器进行数据采集，然后上传至云层，经过大数据技术的加工处理，最后在电脑或者手机终端上显示给出使用者健康的提示。这避免了人们去医院做相关的检查。

（5）针对性强：本系统设置了儿童，老年等多种模式，人们可以根据自己的年龄段选择相应的模式，从而对自己的健康生活做出指导。

（6）实用性：本系统支持英文和中文两种语言翻译，对于说英文的外国友人可以根据此功能进行愉快的交流。

（7）多方位性：由于本系统使用了云存储技术，用户可以根据自身需求，从云端下载资料以供学习研究。并且，提供了健身休闲服务，工作生活提醒服务等，便于用户生活中得到多方位的优质服务。

7 前景

一方面，对于偏远地区、不发达地区的居民，可以对居民的健康情况进行有效监测，一定程度上遏制慢性病的发展，早发现早治疗，避免病情恶化，使得偏远地区本不富裕的居民因病致残，因病致穷。

另一方面，通过医生实时获取居民的健康数据，对居民健康情况进行有效监控，并提供一定的咨询和引导服务，对需要就医的居民提供医院建议。在节省居民的搭乘交通工具的财力负担和时间的同时，也对医院的就医人群进行分流，降低医院门诊的挂号负担，将传统“有病治病”的医疗模式变成了更有效更便利的“预防为主”。

[1]范广晖．基于iOS的移动健康管理系统的设计与实现[D]．西北大学，2014．

[2]韩佳．远程监护类的移动医疗系统设计研究[D]．北京服装学院，2014．

[3]高天雷．基于云计算的智能健康感知系统关键技术研究[D]．山东师范大学，2015．

[4]陈志江．基于物联网的远程智能医疗监护数据传输网络的设计[D]．杭州师范大学，2012．